超高速レーザー技術の画期的な進歩により、高精度レーザー技術は発展を続け、徐々にガラス加工分野に浸透しつつある。
レーザー加工は、近年、新たな製造技術として様々な産業に浸透しています。当初のマーキングや彫刻から、大型金属の切断や溶接、そして高精度材料のマイクロ切断に至るまで、その加工能力は非常に多岐にわたります。応用分野が次々と飛躍的に拡大するにつれ、加工可能な材料の種類も大幅に増加しました。端的に言えば、レーザー加工の潜在能力は計り知れないほど大きいと言えるでしょう。
ガラス素材の伝統的な切断方法
本日は、ガラス材料へのレーザー加工についてお話しします。ガラス製のドア、窓、食器など、様々なガラス製品を目にする機会は誰にでもあるでしょう。ガラス製品は非常に広く使われているため、ガラス加工の需要は膨大です。ガラスへの一般的なレーザー加工は、切断と穴あけです。ガラスは非常に脆いため、加工時には特別な注意が必要です。
従来のガラス切断は手作業で行われます。切断ナイフの刃にはダイヤモンドがよく使われます。ユーザーは定規を使って線を引き、両手で引き裂きます。しかし、切断面はかなり粗くなるため、研磨が必要です。この手作業による方法は、厚さ1～6mmのガラスの切断にのみ適しています。より厚いガラスを切断する場合は、切断前にガラスの表面に灯油を塗布する必要があります。
一見時代遅れに見えるこの方法は、実際には多くの場所、特にガラス加工サービス業者において最も一般的なガラス切断方法です。しかし、平らなガラスの曲面切断や中央への穴あけとなると、この手作業による切断では非常に困難です。さらに、切断精度も保証できません。
ウォータージェット切断はガラス加工においても非常に多くの用途があります。高圧水流を用いて高精度な切断を実現します。さらに、ウォータージェットは自動化されており、ガラスの中央に穴を開けたり、曲線切断も可能です。ただし、ウォータージェット切断後も簡単な研磨処理が必要です。
ガラス材料のレーザー切断
近年、レーザー加工技術は急速な発展を遂げています。超高速レーザー技術のブレークスルーにより、高精度レーザー技術は発展を続け、徐々にガラス加工分野にも浸透しつつあります。原理的に、ガラスは金属よりも赤外線レーザーの吸収率が高く、また熱伝導率も低いため、ガラスを切断するのに必要なレーザー出力は金属を切断するのに必要な出力よりもはるかに低く抑えられます。ガラス切断に用いられる超高速レーザーは、従来のナノ秒UVレーザーからピコ秒UVレーザー、さらにはフェムト秒UVレーザーへと進化を遂げています。超高速レーザー装置の価格は劇的に低下しており、市場の潜在力はますます大きくなっています。
さらに、この技術はスマートフォンのカメラスライドやタッチスクリーンなど、ハイエンドなトレンドへと向かっています。大手スマートフォンメーカーは基本的にレーザー切断を用いてこれらのガラス部品を切断しています。スマートフォンの需要増加に伴い、レーザー切断の需要も確実に増加するでしょう。
従来、ガラスのレーザー切断は厚さ3mmまでしか対応できませんでした。しかし、ここ2年で大きな進歩が見られました。現在では、一部のメーカーは厚さ6mmのガラスをレーザー切断できるようになり、中には10mmに達するメーカーもあります。レーザー切断されたガラスは、汚染がなく、切断面が滑らかで、高効率、高精度、自動化が進んでおり、後処理研磨が不要という利点があります。近い将来、レーザー切断技術は自動車用ガラス、ナビゲーション用ガラス、建築用ガラスなどにも応用される可能性があります。
レーザー切断はガラスの切断だけでなく、溶接も可能です。ご存知の通り、ガラスの接合は非常に難しい作業です。ここ2年間で、ドイツと中国の研究機関がガラスレーザー溶接技術の開発に成功し、ガラス産業におけるレーザーの応用範囲が拡大しました。
ガラス切断専用のレーザーチラー
超高速レーザーを用いてガラス材料、特に電子機器に使用されるガラス材料を切断する場合、レーザー装置には高い精度と信頼性が求められます。そのため、同様に高精度で信頼性の高いレーザー冷却装置が不可欠となります。
S&A CWUPシリーズのレーザー冷却水チラーは、フェムト秒レーザー、ピコ秒レーザー、UVレーザーなどの超高速レーザーの冷却に適しています。これらの循環式冷却水チラーは、±0.1℃の精度を実現し、国内レーザー冷却業界をリードしています。
CWUPシリーズの循環式水冷チラーは、コンパクトな設計でコンピュータとの通信が可能です。発売以来、ユーザーの間で非常に人気を集めています。これらのレーザー水冷チラーの詳細については、 https://www.teyuchiller.com/ultrafast-laser-uv-laser-chiller_c3をご覧ください。
